Кількість підтверджених позасонячних планет за останні роки збільшилася не по днях. З кожним новим відкриттям виникає питання про те, коли ми зможемо досліджувати ці планети безпосередньо природним шляхом. Наразі було декілька пропозицій, починаючи від наномашини на лазерному вітрилі, яка подорожувала б до Альфа Кентаврі всього за 20 років (Прорив Зоряного польоту) до мікрорайону, що рухається повільніше, оснащеного генними лабораторіями (Проект генезису).
Але коли мова йде про гальмування цих кораблів, щоб вони могли сповільнити і вивчати далекі зірки та орбіти планет, справи стають дещо складнішими. Відповідно до недавнього дослідження самої людини, яка задумала проект «Генеза» - професора Клавдія Гроса з Інституту теоретичної фізики Університету Гете у Франкфурті - спеціальні вітрила, які покладаються на надпровідники для генерації магнітних полів, могли бути використані саме для цієї мети.
Starshot та Genesis схожі тим, що обидві концепції прагнуть використовувати останні досягнення в мініатюризації. Сьогодні інженери здатні створити датчики, тяги та камери, які здатні виконувати обчислення та інші функції, але є часткою розміру старих інструментів. А коли мова йде про рух, існує багато варіантів, починаючи від звичайних ракет і іонних приводів до легких вітрил, керованих лазером.
Однак уповільнення міжзоряної місії залишається більш важливою проблемою, оскільки таке судно не може бути оснащене гальмовими тягами та паливом без збільшення ваги. Для вирішення цього питання професор Грос пропонує використовувати магнітні вітрила, які мали б численні переваги перед іншими доступними методами. Як пояснив проф. Грос для журналу Space Space електронною поштою:
"Класично ви б оснащували космічний апарат ракетними двигунами. Звичайні ракетні двигуни, як ми використовуємо їх для запуску супутників, можуть змінювати швидкість лише на 5-15 км / с. І навіть це лише при використанні декількох етапів. Цього недостатньо для уповільнення руху літака зі швидкістю 1000 км / с (0,3% с) або 100000 км / с (с / 3). Fusion або антиматеріальні приводи допоможуть трохи, але суттєво ".
Вітрило, яке він передбачає, буде складатися з масивної надпровідної петлі, яка розміром близько 50 кілометрів в діаметрі, яка створювала б магнітне поле після того, як був викликаний струм без втрат. Після активації іонізований водень у міжзоряному середовищі відбиватиметься від магнітного поля вітрила. Це призвело б до передачі імпульсу космічного корабля до міжзоряного газу, поступово уповільнюючи його.
Згідно з підрахунками Гроса, це діятиме для вітрил, що рухаються повільно, незважаючи на надзвичайно низьку щільність міжзоряного простору, яка складає від 0,005 до 0,1 частинок на кубічний сантиметр. "Магнітне вітрило з часом торгує споживання енергії, - сказав Грос. - Якщо вимкнути двигун свого автомобіля і дозволити йому крутитися, він сповільниться через тертя (повітря, шини). Магнітне вітрило робить те саме, коли тертя надходить від міжзоряного газу ».
Однією з переваг цього методу є той факт, що його можна побудувати за допомогою існуючої технології. Ключова технологія магнітного вітрила - це петля Біо Саварта, яка при поєднанні з однотипними надпровідними котушками, що використовуються у фізиці високих енергій, створить потужне магнітне поле. Використовуючи такий вітрило, навіть більш важкі космічні апарати - ті, що важать до 1500 кілограмів (1,5 метричних тонн; 3 307 фунтів) - можуть зменшитись з міжзоряного плавання.
Основним недоліком є час проведення такої місії. Виходячи з власних розрахунків Гроса, швидкісний транзит до Проксіми Центаври, який спирався на гальмування магнітним імпульсом, потребував би судна вагою близько 1 млн. Кг (1000 метричних тонн; 1102 тонни). Однак міжзоряна місія за участю судна 1,5 метричної тонни змогла б досягти TRAPPIST-1 приблизно за 12 000 років. Як підсумовує Грос:
«Це займає тривалий час (через дуже низьку щільність міжзоряного середовища). Це погано, якщо ви хочете побачити повернення (наукові дані, захоплюючі фотографії) у своєму житті. Магнітні вітрила працюють, але лише тоді, коли ви раді прийняти (дуже) довгу перспективу ».
Іншими словами, така система не працювала б для наноматеріалу, як той, який передбачав Breakthrough Starshot. Як пояснив власний доктор Абрахам Лоб, що є старшотом, головна мета проекту - досягти мрії про міжзоряні подорожі протягом покоління відплиття корабля. Окрім того, що є професором наук Гарвардського університету Френом Б. Бейрдом, доктор Лоб є також головою Консультативного комітету проривів зірок.
Як він пояснив Space Magazine електронною поштою:
"[Грос] приходить до висновку, що пробиватися на міжзоряний газ можливо лише на низьких швидкостях (менше частки відсотка швидкості світла), і навіть тоді потрібен вітрило шириною в десятки миль, вагою тонн. Проблема полягає в тому, що з такою низькою швидкістю подорож до найближчих зірок займе тисячу років.
"Ініціатива" Прорив зірок "має на меті запустити космічний корабель із п’ятою швидкістю світла, щоб він досягав найближчих зірок протягом життя людини. Важко збудити людей у подорож, про завершення якої вони не засвідчать. Але є застереження. Якщо довголіття людей можна було б продовжити на тисячоліття за допомогою генної інженерії, то проекти такого типу, які розглядається Гросом, безумовно, були б більш привабливими ».
Але для таких місій, як проект Genesis, який Грос спочатку запропонував у 2016 році, час не є фактором. Такий зонд, який мав би переносити одноклітинні організми - або закодовані на генному заводі, або зберігатись як кріогенно-заморожені спори, - міг зайняти тисячі років, щоб дістатися до сусідньої зіркової системи. Потрапивши туди, він розпочне висівати планети, які були визначені як "тимчасово заселені" одноклітинні організми.
Для такої місії час подорожі не є найважливішим фактором. Важливим є здатність гальмувати і встановлювати орбіту навколо планети. Таким чином, космічний корабель міг би висіяти ці сусідні світи земними організмами, що може спричинити повільне його формування перед людськими дослідниками чи переселенцями.
Враховуючи, скільки часу знадобиться людині, щоб досягти навіть найближчих позасонячних планет, місія, яка триває кілька сотень чи декількох тисяч років, - це не велика справа. Зрештою, який метод ми обираємо для проведення міжзоряної місії, зводиться до того, скільки часу ми готові інвестувати. Задля розвідки ключовим фактором є доцільність, що означає легке судно та неймовірно високі швидкості.
Але коли стосуються довгострокових цілей - таких як висівання інших світів життям і навіть їх формування для людського врегулювання - найкращий повільний і стійкий підхід. Одне впевнене: коли ці типи місій перейдуть від стадії концепції до реалізації, це впевнено буде цікаво!
